大鼠早期心衰模型不同心脏方法的比较

大鼠早期心衰模型不同心脏方法的比较

心力衰竭是现代社会最常见的疾病。许多心力衰竭患者预后不好。早期发现和心力衰竭干预已成为当前的热点。动物实验是这些研究进入临床阶段的必要过程。在制定成熟稳定的心力衰竭动物模型（尤其是初心力衰竭动物模型）非常重要。大鼠以其重复性、稳定性好、费用低廉而成为制作心衰模型的理想选择。冠脉结扎、腹主动脉结扎可以分别通过形成缺血性心肌病、造成压力负荷过重而形成心力衰竭,是比较常用的制备大鼠心衰模型的方法,模型制作后,大鼠的心脏功能如何,在哪个时间点可以达到稳定的心衰,在什么阶段能称为早期心衰,两种模型有无差异性,对实验治疗的设计显得尤为重要。1材料和方法1.1实验材料1.1.1验动物部scxk清洁级SD大鼠78只[购自北医实验动物部,SCXK(京)2006-0008]。均为雄性,体质量(200±20)g,饲养环境为清洁级。1.1.2硫酸镁乙酰胺钠肝素钠复合麻醉剂(戊巴比妥钠1.772g,水合氯醛8.5g,硫酸镁4.24g,丙二醇50mL,无水乙醇28.5mL,溶于去离子水,定容至200mL),1%肝素钠。1.1.3实验设备动物呼吸机(江西特力呼吸机设备公司),动物生理记录仪(成都仪器厂)。1.2模型生产1.2.1假手术组的选择根据研究目的,冠脉结扎组共分5组,其中4个组手术制作模型,分别喂养至手术后2、4、6和8周,另一个组为假手术组,满足每组7～8只的要求。腹主动脉结扎组共分3组,其中2个组手术制作模型,分别喂养至手术后12和16周,另一组为假手术组,满足每组8～9只的要求。1.2.2生产方法1.2.2.呼吸比及呼吸辅助手术组:用复合麻醉剂行腹腔注射麻醉,胸骨上窝上正中切开皮肤,于第2～3气管环间行气管横行切开,插入气管插管(用套管针自制),连接动物呼吸机进行人工控制呼吸,呼吸频率90次/min,潮气量10～12mL,呼吸比设为1∶1。顺肋间隙方向于胸骨左旁第3～4肋间切开皮肤,长约1cm,逐层分离皮下组织、肌肉,于3～4肋骨间撑开进胸,暴露心脏,切开心包,在左心耳下缘与肺动脉圆锥间可以看见左冠脉前降支起始部,用5-0线缝针穿过左冠状动脉前降支,连同一小束心肌一起结扎,结扎后左室壁变苍白,并出现室壁运动减弱。心电监护可见Ⅱ导联ST段明显抬高,证实结扎成功。观察数分钟后,彻底止血后逐层关胸。恢复大鼠自主呼吸,拨出气管内插管,因缝合气管切口易致大鼠窒息,而多次实验证实气管切口开放并不降低大鼠的存活率,故将气管切口开放,颈部切口缝合。假手术组:仅在左心耳下缘与肺动脉圆锥间左冠脉前降支位置取同样大小的针缝针而不打结,余操作与手术组同。1.2.2.腹主动脉损伤用复合麻醉剂行腹腔注射麻醉,固定于手术台上,剑突下腹正中切口,分层打开腹腔,在肾动脉分支以上钝性游离腹主动脉,将7号注射器针头平行置于腹主动脉上,用4号手术丝线将腹主动脉和注射器一同结扎,然后缓慢将注射器撤出,关腹,分层缝合。使大鼠腹主动脉直径缩窄为0.7mm。假手术组:开腹后将手术丝线穿过腹主动脉,除不缩窄腹主动脉以外,其他操作与手术组完全相同。1.3手术前心室收缩末压、左心室超声检查冠脉结扎2周组大鼠于术后2周时实行腹腔注射麻醉,仍使用复合麻醉剂,分离颈部组织暴露右侧颈总动脉,经颈动脉插管,当显示屏幕上出现振幅高大、波宽较大的心室内压变化波形,表示导管已进入左心室,手术后稳定15min,测定其左心室收缩末压(LVSP),左室舒张末压(LVEDP),左心室等容收缩期室内压最大上升速率(+dp/dtmax),左心室等容舒张期室内压最大下降速率(-dp/dtmax)及心率(HR)。4、6和8周组分别于相应的时间点进行上述操作。假手术组于4周时进行上述操作。腹主动脉结扎组于术后12和16周进行上述操作,假手术组于14周时进行上述操作。1.4手术剪剪左心室血流动力学测定结束后剪开胸壁暴露心脏,立即剪取心脏,将心脏在滤纸上沥干,称重后用手术剪剪下右心室,称取左心的重量,左心重与全心重相除,左心重与终体重相除,得到比值。1.5统计方法数值型变量以x¯±sx¯±s表示,组间均数以t检验,相关分析采用Pearson相关检验。所有计算在统计软件SPSS13.0上进行。2结果2.1死亡原因及死亡情况冠脉结扎组:假手术组9只动物,死亡1只,原因为麻醉意外。41只手术组动物中在24h内7只死亡,死亡率为17.1%,死亡原因有呼吸衰竭(3例),心律失常(2例),失血性休克和麻醉意外(各1只),手术后3日内因急性心衰死亡3只。腹主动脉结扎组:假手术组和手术组各死亡1只,原因均为麻醉意外。2.2左心室梗死区组织改变冠脉结扎组:手术后2、4、6和8周组和假手术组相比左心重/全心重比值均有显著性下降(P<0.05),说明左心室梗死区由瘢痕组织替代,室壁变薄,重量下降(表1)。腹主动脉结扎组:手术后12和16周和非手术组相比左心重/全心重,左心重/终体重比值均有显著性上升(P<0.05),说明左心室肥大,重量增加(表2)。2.3术后心脏功能变化在冠脉结扎组中,左室压力最大收缩速率术后2周组和对照组相比无统计学差异(P=0.116),术后4、6、8周和对照组比较均有统计学差异(P<0.05),术后2周组大鼠心脏收缩功能还没有变化,处于早期心衰阶段,2周以后心脏功能已经有了变化,其中,在术后4周时左室压力最大收缩速率降到最低,提示在术后4周时心脏收缩功能降到最低,4周以后心脏功能有所恢复(表3)。在腹主动脉结扎组中,左室压力最大收缩速率手术组和对照组相比均有上升,提示在压力负荷下,心脏收缩功能代偿性增加(表4)。2.4腹主动脉粘结组与左室压力及心脏功能相关指标比较在冠脉结扎组中,左室压力最大舒张速率术后2周组和对照组相比无统计学差异(P=0.198),术后4、6、8周和对照组比较均有统计学差异(P<0.05),说明心梗术后2周组大鼠心脏舒张功能还没有变化,处于早期心衰阶段,2周以后心脏功能已经有了变化,其中,在术后4周时左室压力最大舒张速率降到最低,提示在术后4周时心脏舒张功能降到最低,4周以后心脏功能有所恢复(表3)。在腹主动脉结扎组中,左室压力最大舒张速率术后12周组和对照组相比略有上升,术后16周和对照组比较有统计学差异的下降(P<0.05),说明腹主动脉结扎术后12周组大鼠还没有舒张功能的下降,处于代偿期,16周以后心脏舒张功能衰竭(表4)。-dp/dtmax/LVSP对于冠脉结扎组大鼠的舒张功能没有提示意义,对于腹主动脉结扎组,对舒张功能的提示意义同-dp/dtmax,且两者相关(r=0.589,P<0.05)(图1)。3对大鼠心肌功能的影响大鼠是实验研究中常用的实验动物,冠脉结扎、腹主动脉结扎可以通过形成缺血性心肌病、造成压力负荷过重分别影响收缩功能、舒张功能而形成心力衰竭,是比较常用的制备大鼠心衰模型的方法。根据ACA2005年的心衰指南,有心衰的高危因素,无结构性心脏病或有结构性心脏病但无心衰症状,也就是A-B期为早期心衰阶段,常用的大鼠心衰模型在什么时候达到早期心衰阶段,目前还没有相关的研究。在制备模型后,其心脏功能存在动态演变过程,在用于心力衰竭疾病机制探讨和干预试验研究时,充分了解不同方法制备大鼠模型心血管解剖结构变化规律及收缩和舒张功能特点,对于疾病模型的制备及其功能评价是非常必要的。结扎左冠状动脉法上世纪50年代已基本成熟,效果确切,当心肌梗死面积超过20%时就可出现明显的心衰。文献报道形成心衰时间不一致,基本上在2～6周之间。我们对心梗后2周到8周的大鼠心脏结构及功能做了动态观测和评价,结果显示:(1)手术后2、4、6、8周组和非手术组相比左心重/全心重比值均有显著性下降,说明左心室梗死区由瘢痕组织替代,室壁变薄,重量下降。(2)左室压力最大收缩/舒张速率术后2周组和对照组相比无统计学差异,术后4、6、8周和对照组比较均有统计学差异(P<0.05),说明心梗术后2周组大鼠还没有心脏功能的变化,处于早期心衰阶段,2周以后心脏的收缩和舒张功能都出现了衰竭。在冠脉结扎法术后4周时左室压力最大收缩速率和左室压力最大舒张速率降到最低,提示在术后4周时心脏收缩和舒张功能降到最低,在本实验中观察到的有意思的现象是,前4周心脏功能逐渐下降,在第4周达到最低后,6～8周心脏功能有所恢复。前4周因为心肌细胞的丢失心功能下降,随着存活心肌代偿性肥大,6～8周心脏功能慢慢有所恢复,这与Liu的大鼠结果一致。徐峰等应用主动脉缩窄法造成模型,表明缩窄12周出现明显的心肌肥厚,但无心力衰竭,所以我们采用腹主动脉结扎法制备压力负荷模型,从12周开始检测其心功能,结果显示:(1)手术后12、16周和非手术组相比左心重/全心重,左心重/终体重比值均有显著性上升(P<0.05),说明左心室肥大,重量增加。(2)左室压力最大收缩速率手术组和对照组相比均有上升,左室压力最大舒张速率术后12周组和对照组相比略有上升,术后16周和对照组比较有统计学差异的下降(P<0.05),说明腹主动脉结扎术后12周组大鼠仅有心肌肥厚,还没有心脏功能的下降,处于早期心衰阶段,16周时心脏舒张功能衰竭。+dp/dtmax为心室等容收缩期心室压力上升最大速率,受心脏负荷影响较小,可作为评价心肌收缩能力的指标,-dp/dtmax为等容舒张期心室内压力下降最大速率,-dp/dtmax受主动脉瓣关闭时心室内压力的影响,有人提倡用-dp/dtmax/LVSP来校正以更准确地反应心肌舒张功能,但本实验结果dp/dtmax/LVSP在评价冠脉结扎术后大鼠舒张功能没有意义,对于腹主动脉缩窄术后大鼠模型,提示意义与-dp/dtmax相同,且两者相关。两种方法制备大鼠心衰模型,冠状动脉结扎法只要有一定的梗死面积,造成心衰的效果是肯定的,2周时大鼠还没有心脏功能的